Мультивсесвіт: наш Всесвіт навряд чи існує, якщо він не один із багатьох

Перевидано Платоном

читають: 0

Легко уявити інші всесвіти, керовані дещо іншими законами фізики, в яких не може виникнути ні розумне життя, ні будь-які організовані складні системи. Тому чи варто нам дивуватися тому, що існує всесвіт, у якому ми змогли з’явитися?

Це питання фізиків, включаючи мене спробували відповісти протягом десятиліть. Але це виявляється важко. Хоча ми можемо з упевненістю простежити історію космосу до однієї секунди після Великого вибуху, те, що сталося раніше, важко оцінити. Наші прискорювачі просто не можуть виробляти достатньо енергії, щоб відтворити екстремальні умови, які панували в першу наносекунду.

Але ми очікуємо, що саме в цю першу крихітну частку секунди відобразилися ключові особливості нашого Всесвіту.

Умови Всесвіту можна описати через його “фундаментальні константи” — постійні величини в природі, такі як гравітаційна стала (називається G) або швидкість світла (називається C). Є близько 30 із них, які представляють розміри та силу таких параметрів, як маси частинок, сили або розширення Всесвіту. Але наші теорії не пояснюють, які значення повинні мати ці константи. Натомість ми маємо виміряти їх і включити їхні значення в наші рівняння, щоб точно описати природу.

Значення констант знаходяться в діапазоні, який дозволяє еволюціонувати складним системам, таким як зірки, планети, вуглець і, зрештою, люди. фізики відкрили що якби ми змінили деякі з цих параметрів лише на кілька відсотків, це зробило б наш Всесвіт неживим. Отже, той факт, що життя існує, потребує певного пояснення.

Деякі стверджують, що це просто щасливий збіг обставин. Однак альтернативне пояснення полягає в тому, що ми живемо в мультіленная, що містить області з різними фізичними законами та значеннями фундаментальних констант. Більшість з них можуть бути абсолютно непридатними для життя. Але деякі з них, за статистикою, повинні бути дружніми до життя.

Майбутня революція?

Який обсяг фізичної реальності? Ми впевнені, що це більше, ніж область, яку астрономи можуть спостерігати, навіть у принципі. Цей домен безперечно обмежений. Це по суті тому, що, як на океані, є горизонт що ми не можемо бачити далі. І так само, як ми не думаємо, що океан зупиняється відразу за нашим горизонтом, ми очікуємо, що галактики знаходяться за межею нашого спостережуваного Всесвіту. У нашому всесвіті, що прискорюється, наші віддалені нащадки також ніколи не зможуть їх спостерігати.

Більшість фізиків погодиться, що є галактики, які ми ніколи не можемо побачити, і що їх кількість перевищує кількість тих, які ми можемо спостерігати. Якщо вони простягнуться досить далеко, то все, що ми можемо собі уявити, може повторюватися знову і знову. Далеко за горизонтом усі ми могли мати аватари.

Ця величезна (і здебільшого неспостережувана) область стане наслідком «нашого» Великого вибуху — і, ймовірно, керуватиметься тими ж фізичними законами, які переважають у частинах Всесвіту, які ми можемо спостерігати. Але чи був наш Великий Вибух єдиним?

Команда теорія інфляції, що свідчить про те, що ранній Всесвіт пережив період, коли він подвоювався в розмірі, кожна трильйонна трильйонної трильйонної трильйонної частки секунди була справжньою спостережна підтримка. Це пояснює, чому Всесвіт такий великий і гладкий, за винятком коливань і брижів, які є «насінням» для формування галактик.

Але фізики в тому числі Андрій Лінде показали що, згідно з деякими конкретними, але правдоподібними припущеннями щодо невизначеної фізики в цю стародавню епоху, відбуватиметься «вічне» виробництво Великих вибухів, кожен з яких породжуватиме новий Всесвіт.

Теорія струн, який є спробою об’єднати гравітацію із законами мікрофізики, припускає, що все у Всесвіті складається з крихітних вібруючих струн. Але це робить припущення, що існує більше вимірів, ніж ті, які ми відчуваємо. Ці додаткові виміри, як припускає, стиснуті настільки щільно один до одного, що ми не помічаємо їх усіх. І кожен тип компактифікації може створити всесвіт з іншою мікрофізикою, тому інші Великі вибухи, коли вони охолонуть, можуть керуватися іншими законами.

Тому «закони природи» можуть, у цій ще величнішій перспективі, бути місцевими підзаконними актами, що керують нашою власною космічною ділянкою.

Зображення галактик. — Ми можемо бачити лише частинку Всесвіту. Авторство зображення: НАСА/Космічний телескоп Джеймса Вебба

Якщо фізична реальність така, то існує справжня мотивація досліджувати «нереальні» всесвіти — місця з різною гравітацією, різною фізикою тощо — щоб дослідити, який діапазон параметрів дозволив би виникнути складності, а які призвели б до стерильності або « мертвонароджений» космос. Цікаво, що це триває, з Недавні дослідження припускаючи, що ви можете уявити собі всесвіти, які навіть більш дружні до життя, ніж наш власний. Однак більшість «налаштувань» фізичних констант призвели б до того, що всесвіт буде мертвонародженим.

Тобто деякі не подобається концепція мультивсесвіту. Вони хвилюються, що це зробить надію на фундаментальну теорію, яка б пояснила константи, марною Нумерологічні пошуки Кеплера зв'язати орбіти планет із вкладеними платоновими тілами.

Але наші уподобання не мають відношення до того, якою є фізична реальність, тому ми, безумовно, повинні бути відкритими до можливості неминучої великої космологічної революції. Спочатку ми мали Коперникове усвідомлення того, що Земля не є центром Сонячної системи — вона обертається навколо Сонця. Тоді ми зрозуміли, що в нашій галактиці є мільйони планетних систем і що є мільйони галактик у Всесвіті, який ми можемо спостерігати.

Тож чи може бути так, що наша спостережувана область — насправді наш Великий Вибух — є крихітною частиною набагато більшого та, можливо, різноманітного ансамблю?

Фізика чи метафізика?

Як ми знаємо, наскільки нетиповим є наш Всесвіт? Щоб відповісти на це питання, нам потрібно обчислити ймовірності кожної комбінації констант. І це банка з хробаками, яку ми ще не можемо відкрити — їй доведеться чекати величезних теоретичних досягнень.

Зрештою, ми не знаємо, чи існують інші Великі Вибухи. Але це не просто метафізика. Одного разу у нас можуть бути підстави вважати, що вони існують.

Зокрема, якби у нас була теорія, яка описувала б фізику в екстремальних умовах ультрараннього Великого вибуху — і якби ця теорія була підтверджена іншими способами, наприклад, виведенням деяких нез’ясованих параметрів у стандартній моделі фізики елементарних частинок — тоді, якщо він передбачив численні великі вибухи, ми повинні сприймати це серйозно.

Критики іноді стверджують, що мультивсесвіт є ненауковим, оскільки ми ніколи не можемо спостерігати інші всесвіти. Але я не згоден. Ми не можемо спостерігати внутрішність чорних дір, але ми віримо якому фізику Роджер Пенроуз розповідає про те, що там відбувається — його теорія завоювала довіру, погоджуючись із багатьма речами, які ми можемо спостерігати.

Близько 15 років тому я був на дискусії в Стенфорді, де нас запитали наскільки серйозно ми сприйняли концепцію мультивсесвіту — за шкалою «чи поставили б ви на неї свою золоту рибку, собаку чи життя». Я сказав, що я майже на рівні собаки. Лінде сказав, що мало не поставив своє життя. Пізніше, коли йому це сказали, фіз Стівен Вайнберг сказав, що «з радістю поставив би собаку Мартіна Різа та життя Андрія Лінде».

На жаль, я підозрюю, що Лінде, мій пес і я всі помремо, перш ніж отримаємо відповідь.

Дійсно, ми навіть не можемо бути впевнені, що зрозуміємо відповідь — так само, як квантова теорія надто складна для мавп. Цілком можливо, що машинний інтелект може досліджувати геометричні тонкощі деяких теорій струн і викидати, наприклад, деякі загальні особливості стандартної моделі. Тоді ми матимемо впевненість у теорії та сприймемо інші її прогнози серйозно.

Але ми ніколи не мали б моменту розуміння «ага», який є найбільшим задоволенням для теоретика. Фізична реальність на своєму найглибшому рівні може бути настільки глибокою, що її з’ясування доведеться чекати на постлюдські види — незалежно від смаку, пригнічуючим чи підбадьорюючим. Але це не причина відкидати мультивсесвіт як ненауковий.

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Зображення Фото: Lanju Фотографія / Unsplash